CN107022831B - 用于高温绝缘材料的金属合金针织织物 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及用于高温绝缘材料的金属合金针织织物。公开了金属合金针织织物、由其形成的热保护构件，以及其构造方法。针织可悬垂的高温金属合金线的这种独特的能力允许近净形状的产生以生产水平速度进行。另外，陶瓷绝缘也能够同时集成以提供增强的热保护。通过提供比不锈钢承受更高操作温度的覆盖物，本文所述的金属合金针织织物克服了当前焊接不锈钢网状密封覆盖物的限制，并且耐磨损和防止阻塞，能够是单独的密封层或作为集成密封构造的一部分，能够适应紧密的曲率变化，以实现没有起皱或屈曲的复杂形状，并且能够在针织过程中接合、缝制或机械紧固，而不需要焊接。

Description

用于高温绝缘材料的金属合金针织织物
技术领域
本文所述的实施方式整体涉及针织织物，且更具体地涉及用于高温应用的金属合金针织织物、由其形成的部件，以及其构造方法。
背景技术
在许多高温应用中，诸如飞机结构中，经常在相对的面或部件之间使用热密封构件。通常，热密封构件提供将经受特定条件(例如，暴露于超过1000摄氏度的温度超过15分钟的时间)的热障。这些相对的部件经受操作负载振动以及在操作和维护过程期间的反复打开和关闭。这样，这些热密封构件经受高度的磨损和损坏的可能性。
用于制造热密封构件的当前技术包括使用多层材料，多层材料包括例如不锈钢弹簧管，多层织造的陶瓷织物，以及用手整合的织造的外部不锈钢网。除了制造挑战之外，织造的外部不锈钢网的刚度相对较低，这可导致起皱、变形和随后劣化的性能。此外，织造的外部不锈钢网的拼接和焊接通常需要形成弯曲或复杂的形状。这种拼接和焊接过程是非常耗时和费力的。另外，这些焊接部在配合表面处在密封件本身上产生磨损点。在配合表面是铝的应用中，织造的外部不锈钢网能够导致电化学腐蚀。
织造的外部不锈钢网也限于低于800华氏度(约427摄氏度)的操作温度。如果温度超过800华氏度，织造的外部不锈钢网遭受脆化，并且开始失效，将织造的陶瓷织物的下面的层暴露于磨损表面。织造的陶瓷织物的失效使下面的不锈钢弹簧管暴露于高温，导致塑性变形、压缩永久变形，以及作为热障的最终失效。
因此，需要允许更高的操作温度同时使热负载下的压缩永久变形最小化的改进的更高温度能力的热密封构件，以及制造其的低成本方法。
发明内容
本文所述的实施方式整体涉及针织织物，且更具体地涉及用于高温应用的金属合金针织织物、由其形成的部件(例如热密封构件)，以及其构造方法。
根据一个实施方式，提供由金属合金线/丝(wire)的针织线圈形成的单层金属合金针织织物，其中单层金属合金针织织物能够承受大于或等于1000华氏度(约538摄氏度)的温度。
在一些实施方式中，提供了一种用于机器针织由金属合金线的针织线圈形成的单层金属合金针织织物的方法。该方法包括通过针织机的单个材料进给器进给金属合金线，并且针织金属合金线以形成单层金属合金针织织物，其中单层金属合金针织织物能够承受大于或等于1000华氏度(约538摄氏度)的温度。
在一些实施方式中，针织机可以是针织横机。在一些实施方式中，针织机可具有由7至18规格(针数/英寸)之间的针规格间隔隔开的针。在一些实施方式中，金属合金线可在针织金属合金线时处于软回火状态。在一些实施方式中，单层金属合金针织织物可被热处理以硬化软回火金属合金线。在一些实施方式中，绝缘材料可被添加到单层金属合金针织织物的面。在一些实施方式中，可使用平针织过程(flat-knitting process)或管状针织过程来执行针织。在一些实施方式中，单层金属合金针织织物被针织为管状结构。在一些实施方式中，可使用纬编针织工艺或经编针织工艺来执行针织。
在一些实施方式中，提供热密封构件。热密封构件包括由陶瓷基纤维材料构造的缠绕构件和由金属合金线的针织线圈形成至少一个单层金属合金针织织物构造的外部缠绕构件，其中单层金属合金针织织物能够承受大于或等于1000华氏度(约538摄氏度)的温度。
在一些实施方式中，热密封构件还包括芯构件，其中缠绕构件覆盖芯构件。在一些实施方式中，热密封构件还包括由具有类似弹簧的特性的弹性材料构造的芯构件，以及设置在芯构件内的绝缘材料。在一些实施方式中，芯构件由选自由不锈钢、陶瓷材料、镍铬高温合金及其组合组成的组中的材料构造。
在一些实施方式中，陶瓷基纤维材料具有氧化铝-氧化硼-二氧化硅组合物。在一些实施方式中，陶瓷基纤维材料是包括连续陶瓷股线，连续负载消除加工助剂股线的单层陶瓷基针织织物。连续陶瓷股线用于连续负载消除加工助剂股线和第一金属合金线。连续陶瓷股线、连续负载消除加工助剂股线和第一金属合金线被针织以形成单层陶瓷基针织织物。
在一些实施方式中，热密封构件还包括定位在热密封构件的内部中的绝缘材料。绝缘材料可缝合到单层陶瓷基针织织物。
在一些实施方式中，热密封构件选自M形双叶片球状物密封件、Ω形球状物密封件、双球状物椭圆形密封件和P形球状物密封件。
在一些实施方式中，通过将单层陶瓷基针织织物成形为M形双叶片球状物密封件、Ω形球状物密封件、双球状物椭圆形密封件或P形球状物密封件而制成热密封构件。
在一些实施方式中，使用纬编针织工艺或经编针织工艺形成单层金属合金针织织物。在一些实施方式中，单层金属合金针织织物具有每厘米3至10个纵行(wale)，并且具有每厘米3至10个横列(course)。在一些实施方式中，使用平针织技术构造单层金属合金针织织物。
在一些实施方式中，金属合金线由镍铬高温合金构造。在一些实施方式中，金属合金线是可热处理硬化的。在一些实施方式中，金属合金线具有高达47Rc的洛氏硬度C。在一些实施方式中，金属合金线具有约0.003英寸(0.0762毫米)至约0.007英寸(0.1778毫米)的直径。
在一些实施方式中，使用管状针织技术将单层金属合金针织织物形成为管状结构。在一些实施方式中，在形成管状结构的同时将绝缘材料插入管状结构中。
在一些实施方式中，单层金属合金针织织物还包括在织物的一个面上的绝缘材料。在一些实施方式中，金属合金线在软回火状态下进行针织。在一些实施方式中，软回火的金属合金线在实现针织织物的最终形状之后被热硬化。
已经讨论的特征、功能和优点能够在各种实施方式中独立地实现或者可在其它实施方式中进行组合，其进一步的细节能够参考以下描述和附图看出。
附图说明
为了详细地理解本公开的上述特征的方式，可通过参考实施方式来得到对上面简要概括的本公开的更具体的描述，一些实施方式在附图中示出。但是，应当注意，附图仅示出本公开的典型实施方式，因此不应被认为是对其范围的限制，因为本公开可允许其它同等有效的实施方式。
图1是根据本文所述的实施方式的处理之前的包括连续陶瓷股线和连续负载消除加工助剂股线的多组分成股纱线的放大的局部透视图；
图2是包括根据本文所述的实施方式的围绕连续负载消除加工助剂股线缠绕的连续陶瓷股线的多组分成股纱线的放大的局部透视图；
图3是根据本文所述的实施方式的处理之前的包括连续陶瓷股线、连续负载消除加工助剂股线和金属合金线的多组分成股纱线的放大的局部透视图；
图4是包括根据本文所述的实施方式的围绕连续负载消除加工助剂股线缠绕的连续陶瓷股线和金属合金线的多组分成股纱线的放大的局部透视图；
图5是根据本文所述的实施方式的包括多组分纱线和织物集成嵌体的针织织物的一个示例的放大的透视图；
图6是根据本文所述的实施方式的包括多组分纱线和织物集成嵌体的针织织物的另一个示例的放大的透视图；
图7是根据本文所述的实施方式的包括多组分纱线和多个织物集成嵌体的针织织物的又一个示例的放大的透视图；
图8是用于形成根据本文所述的实施方式的热密封构件的过程流程图；
图9是根据本文所述的实施方式的包括金属合金针织织物的示例性热密封构件的示意性剖视图；
图10A-10B是根据本文描述的实施方式的包括金属合金针织织物的另一个热密封构件的示意性剖视图；
图11A-11B是根据本文描述的实施方式的包括金属合金针织织物的另一个热密封构件的示意性剖视图；
图12是根据本文所述的实施方式的金属合金针织织物的一个示例的放大的透视图；
图13是用于形成根据本文描述的实施方式的热密封构件的过程流程图；以及
图14是根据本文所述的实施方式可使用的示例性针织机的透视图。
为了便于理解，尽可能地使用相同的附图标记来表示附图中共同的相同元件。另外，一个实施方式的元件可有利地适于在本文描述的其它实施方式中的使用。
具体实施方式
下面的公开描述了针织织物，并且更具体地，描述了用于高温应用的金属合金针织织物、由其形成的部件(例如，热密封构件)，以及其构造方法。某些细节在下面的描述和图1-14中进行阐述，以提供对本公开的各种实施方式的透彻理解。在下面的公开中没有阐述描述通常与针织织物类型和架构相关联且形成针织织物的公知结构和系统的其它细节，以避免不必要地模糊各种实施方式的描述。
附图中所示的许多细节、尺寸、角度和其它特征仅仅是特定实施方式的说明。因此，在不偏离本公开的精神或范围的情况下，其它实施方式能够具有其它细节、材料、部件、尺寸、角度和特征。另外，在没有下面描述的几个细节的情况下可实践本公开的另外的实施方式。
在本文所述的实施方式之前，通过以生产水平的速度将金属合金材料针织成单层，生产具有高耐久性、复杂几何结构或近净形状(near net-shape)部件的产品是不可行的。用于生产高温密封件的当前技术包括具有不锈钢弹簧管、多层织造的陶瓷和必须用手整合的外部织造的不锈钢网的多层解决方案。除了制造挑战，外部织造的不锈钢网的刚度相对较低，这能够导致起皱、变形和随后劣化的性能。此外，需要拼接和焊接外部织造的不锈钢网，以形成弯曲或复杂的形状。这种焊接过程是极其耗时和费力的。另外，这些焊接部在配合表面处在密封件本身上产生磨损点。在配合表面是铝的应用中，外部织造的不锈钢网能够导致电化学腐蚀。
织造的外部不锈钢网也限于800华氏度(约427摄氏度)的操作温度。如果温度超过800华氏度，织造的外部不锈钢网将遭受脆化，并且开始失效，将织造的陶瓷织物的层暴露于磨损表面。织造的陶瓷织物的失效使不锈钢弹簧管暴露于高温，导致塑性变形、压缩永久变形，以及作为热障的最终失效。
因此，包括织造的外部不锈钢网的大多数制造技术不能解决生产耐久、可悬垂、有效和低成本的热障密封件的基本问题，所述热障密封件允许较高的操作温度，同时使热负载下的压缩永久变形最小化。针织高温金属合金织物的独特能力产生了耐久的耐磨层，该耐磨层能够以生产水平的速度形成复杂的近净形状预制件，预制件在热负载下具有改善的耐久性、悬垂性和压缩永久变形。由于局部针织针脚几何结构变化(例如，线圈重新成形)的能力，针织金属合金织物具有形成比当前可用的织造的网材料更复杂的形状的能力。因此，可悬垂的金属合金针织耐久层潜在地减少了对拼接和焊接操作的需要，如在现有技术中，降低了劳动力成本。金属合金针织耐久层能够针织成与下面的针织层相同的形状，并且同时形成为密封形状，或者能够被针织成管状形状，使得形成的密封件可放置在管状金属合金针织形状内部。
通过提供比不锈钢承受更高操作温度的覆盖物，本文所述的实施方式克服了当前的焊接不锈钢网状密封覆盖物的限制，是耐磨损和防止阻塞，能够是单独的密封层或作为集成密封构造的一部分，能够适应紧密的曲率变化，以实现没有起皱或屈曲的复杂形状，并且能够在针织过程中接合，缝制或机械紧固，而不需要焊接。
本文所述的金属合金针织织物可用市售的针织横机进行针织。本文所述的细金属合金线能够在软回火状态下进行针织并形成近净形状部分，然后进行热处理，使得金属合金线被完全硬化，从而产生耐久的高温能力的金属合金针织层。
由于弯曲这些材料的挑战，以及在针织机针上，尤其是在更精细规格机器中的针织动作期间的这些材料的磨损，最新的现有技术的针织技术不能设想针织硬的耐高温金属材料。在本文所述的一些实施方式中，比织针软的软回火的金属合金线材料在针织过程期间被使用，然后被硬化到期望的应用硬度(例如，高达Rc 47)。在一些实施方式中，相对于针织机中的针规格来选择金属合金线材料的直径，以提供用于缝合形成的容易弯曲，并且防止针断裂(帮助确保可靠的高利用率生产)。在一些实施方式中，金属合金线具有从0.003英寸到0.007英寸的范围的直径。在一些实施方式中，针和针织的金属合金线之间的面积范围(即，针的直径与针织的线的直径的比率)对于7至18规格(针数/英寸)范围中的大多数针织机和感兴趣的针织金属合金而言在40：1和5：1之间。
此外，长期存在对提供耐久性和耐磨性的成形的外部金属覆盖物的需要，其通过本文所述的成形的金属针织织物来满足。现有技术涉及将网材料焊接在一起，这是使用本领域技术人员的时间密集的过程。
本公开描述了可使用市售的针织机生产的金属合金针织织物。本文所述的金属合金针织织物使得绝缘材料的高温(例如，大于或等于1,000华氏度(约538摄氏度))耐久性超过了现有技术的针织物和织造网。在一些实施方式中，使用具有从0.003英寸至0.007英寸的范围的线直径的针织横机来构造精细金属合金针织网，并且然后在织物被针织并形成为最终期望形状之后进行热硬化。热硬化提高了金属合金针织织物在升高温度下的硬度或耐久性。
金属合金针织织物能够以平形式或管状形式被构造在针织横机上，从而允许可实现的几何结构的多功能性。此外，然后能够将绝缘材料施加到织物的一个侧面或管的内部。针织金属合金织物能够被设计，使得能够结合几何特征，诸如孔、凸缘或用于附接和绝缘外壳的重叠翼片，从而允许在没有切割或缝制的情况下的金属织物的成形。另外，金属合金针织织物能够体现为诸如“T”或“Y”形态的构造，其中一个织物能够被分成两个织物。也能够用这种过程制造各种横截面，例如“P”形、“Ω”形、双球状物或“M”形。金属合金针织层的成形潜在地减少了对诸如拼接和焊接的附加处理步骤的需要，如在现有技术的材料中通常使用的那样。通过用于现有技术材料的拼接和焊接产生的离散磨损点能够导致耐久层的最终失效。
本文所述的实施方式在广泛范围的产品(包括许多工业产品和航空航天产品(亚音速、超音速和空间))中潜在地有用，这将显著地受益于更轻重量、低成本和更高温度能力的成形部件。这些部件包括但不限于各种软制品，诸如，例如耐热密封件、垫圈、膨胀接头、毛毡、线路绝缘件、管件/管道系统、管道套管、防火墙、用于推力反向器的绝缘体、发动机支柱和复合风扇整流罩。这些部件还包括但不限于硬质制品(诸如排气和发动机覆盖物、衬件、防护罩和砖材)。
本文所述的金属合金针织织物能够被针织成具有复杂几何结构的部件或近净形状部件和包含简单的和复杂的空间分化区域的织物，其通过常规的拷边和其它服装针织技术直接离开机器。示例性近净形状包括简单的盒形部件、复杂的曲率可变直径管状形状和几何管状形状。
本文所使用的术语“细丝”是指以连续或接近连续的长度出现的纤维。术语“细丝”意在包括单丝和/或复丝，必要时具体参考细丝的类型。
本文所用的术语“柔性的”是指具有足够的柔韧性以承受小的半径弯曲或小的线圈形成而不断裂，例如不具有在针脚接合或针织机中使用而基本上不破裂的能力。
本文所使用的术语“热逸散的”意指在加热时挥发、燃烧或分解。
本文使用的术语“针织方向”在经编针织期间是垂直的，而在纬编针织期间是水平的。
本文所使用的术语“股线”意指多个对齐的聚集的纤维或细丝。
本文所使用的术语“纱线”是指由一组天然或合成纤维、细丝或其它材料纺成的连续股或多个股，其能够被加捻、解捻或放置在一起。
本文所使用的术语“线”是指制造线的单个细长连续制品的材料的细丝。该材料可以是金属、金属合金、复合材料或其组合。
更详细地参考附图，图1是根据本文所述的实施方式的处理之前的包括连续陶瓷股线110和连续负载消除加工助剂股线120的多组分成股纱线100的放大的局部透视图。连续负载消除加工助剂股线120在针织过程期间通常处于张力下，同时减少了连续陶瓷股线在针织过程期间经受的张力的量。如图1中所示，多组分成股纱线100是双组分成股纱线。
连续陶瓷股线110可以是耐高温陶瓷股线。连续陶瓷股线110通常耐大于500摄氏度(例如，大于1,200摄氏度)的温度。连续陶瓷股线110通常包括复丝无机纤维。连续陶瓷股线110可包括直径为约15微米或更小(例如，12微米或更小；从约1微米至约12微米的范围)的各个陶瓷细丝，并且纱线的旦尼尔在从约50至2400的范围(例如，从约200至约1,800的范围；从约400至约1,000的范围)中。连续陶瓷股线110能够是足够脆的，但是在小于0.07英寸(0.18cm)的小半径弯曲中不会断裂。在一些实施方式中，可使用连续的碳纤维股线代替连续的陶瓷股线110。
示例性无机纤维包括诸如熔融二氧化硅纤维(例如，
Figure BDA0001218904590000081
连续熔融二氧化硅纤维)的无机纤维，或诸如石墨纤维、碳化硅纤维(例如，可从日本的Nippon CarbonCo.，Ltd购得的NicalonTM陶瓷纤维)的非玻璃纤维，或诸如氧化钍-二氧化硅-金属(III)氧化物纤维、氧化锆-二氧化硅纤维、氧化铝-二氧化硅纤维、氧化铝-氧化铬-金属(IV)氧化物纤维、二氧化钛纤维、以及氧化铝-氧化硼-二氧化硅纤维(例如，3MTM NextelTM 312连续陶瓷氧化物纤维)的陶瓷金属氧化物的纤维(其可与非金属氧化物，例如SiO2组合)。这些无机纤维可用于高温应用。在其中连续陶瓷股线110包含氧化铝-氧化硼-二氧化硅纱线的实施方式中，氧化铝-氧化硼-二氧化硅可包含直径为约8微米或更小的各个陶瓷细丝，其中纱线的旦尼尔在约200至1,200的范围中。
连续负载消除加工助剂股线120可以是单丝或复丝股线。连续负载消除加工助剂股线120可包含有机材料(例如，聚合物)、无机材料(例如，金属或金属合金)或其组合。在一些实施方式中，连续负载消除加工助剂股线120是柔性的。在一些实施方式中，连续负载消除加工助剂股线120具有高拉伸强度和高弹性模量。在其中连续负载消除加工助剂股线120是单丝的实施方式中，连续负载消除加工助剂股线120可具有从约100微米至约625微米(例如，从约150微米至约250微米；从约175微米至约225微米)的直径。在其中连续负载消除加工助剂股线120是复丝的实施方式中，复丝的各个细丝可各自具有从约10微米至约50微米(例如，从约20微米至约40微米)的直径。
根据应用，当不需要极高的温度额定值时，连续负载消除加工助剂股线120(不管是复丝还是单丝的)能够由例如但不限于聚酯，聚酰胺(例如尼龙6,6)，聚乙酸乙烯酯，聚乙烯醇，聚丙烯，聚乙烯，丙烯酸，棉，人造纤维，以及阻燃(FR)形式的所有上述材料形成。如果需要更高的温度额定值以及FR能力，则连续负载消除工艺120可由例如但不限于包括间位芳族聚酰胺纤维(例如，以商品名
Figure BDA0001218904590000091
出售)、对位芳族聚酰胺(例如，以商品名
Figure BDA0001218904590000092
出售的)、聚醚酰亚胺(PEI)(例如，以商品名
Figure BDA0001218904590000093
出售的)、聚苯硫醚(PPS)、液晶热固性(LCT)树脂、聚四氟乙烯(PTFE)和聚醚醚酮(PEEK)的材料构造。当需要甚至更高的温度额定值以及FR性能时，连续负载消除加工助剂股线120可包括矿物纱线，诸如玻璃纤维、玄武岩、二氧化硅和陶瓷。芳族聚酰胺纱线和聚酯纱线是能够用作连续负载消除加工助剂股线120的例示性纱线。
在一些实施方式中，当由有机纤维制成时，连续负载消除加工助剂股线120可以是热逸散的，即，当针织制品暴露于高温(例如300摄氏度或更高；500摄氏度或更高)时，有机纤维被挥发或烧掉。在一些实施方式中，当由有机纤维制成时，连续负载消除加工助剂股线120可以是化学逸散的，即当针织制品暴露于化学处理时，有机纤维被溶解或分解。
在一些实施方式中，连续负载消除加工助剂股线120是金属或金属合金。在用于耐腐蚀应用的一些实施方式中，连续负载消除加工助剂股线120可包括镍铬基合金的连续股线，诸如包含重量比大于12％的铬和重量比大于40％的镍的合金(例如，
Figure BDA0001218904590000094
合金，
Figure BDA0001218904590000095
合金718)、镍-铬-钼基合金(诸如包含重量比至少10％的钼和重量比大于20％的铬的合金(例如，Hastelloy))、铝、不锈钢(诸如具有高耐腐蚀性能的低碳不锈钢，例如SS316L)。可使用其它导电连续的金属丝股线，诸如，例如铜，镀锡或镀镍的铜，以及其它金属合金。这些导电连续股线可用于导电应用中。在连续负载消除加工助剂股线120是复丝的实施方式中，复丝的各个细丝可各自具有从约50微米至约300微米(例如，从约100微米至约200微米)的直径。
连续负载消除加工助剂股线120和连续陶瓷股线110都可通过单个材料进给器一起被拉到针织系统中，或者通过两个材料进给器在针织系统中进行“电镀”以产生期望的针织织物，其中连续负载消除加工助剂股线120基本上暴露在织物的一个面上，而连续陶瓷股线110基本上暴露在织物的相对面上。
图2是包括根据本文所述的实施方式的围绕连续负载消除加工助剂股线120服务(缠绕)的连续陶瓷股线110的多组分成股纱线200的放大的局部透视图。连续负载消除加工助剂股线120在针织过程期间通常处于张力下，同时减少了连续陶瓷股线110在针织过程期间经受的张力的量。张力的这种减小通常导致减少连续陶瓷股线110的断裂。
连续陶瓷股线110在被拉入针织系统之前通常围绕连续负载消除加工助剂股线120进行缠绕。围绕连续负载消除加工助剂股线120缠绕的连续陶瓷股线110可通过单个材料进给器被拉入针织系统中，以产生期望的针织织物。
可使用服务过程，以将连续陶瓷股线110施加到连续负载消除加工助剂股线120。可使用通过围绕连续负载消除加工助剂股线120而缠绕或编织连续陶瓷股线110来提供对连续负载消除加工助剂股线120的覆盖的任何装置(诸如编织机或服务/包装机)。连续陶瓷股线110能够以多种不同的方式缠绕在连续负载消除加工助剂股线120上，即连续陶瓷股线110能够围绕连续负载消除加工助剂股线120在两个方向上(双重服务的)进行缠绕，或者其能够围绕连续负载消除加工助剂股线120仅在一个方向上(单个服务的)进行缠绕。另外，每单位长度的缠绕圈数能够改变。例如，在一个实施方式中，每英寸使用0.3至3个缠绕圈(例如，每厘米0.1至1个缠绕圈)。
图3是根据本文所述的实施方式的处理之前的包括连续陶瓷股线110、连续负载消除加工助剂股线120和金属线310的多组分成股纱线300的放大的局部透视图。如图3中所示，多组分成股纱线300是三组分成股纱线。金属线310在针织过程期间为连续陶瓷股线110提供附加的支撑。连续负载消除加工助剂股线120可以是如本文所述的聚合物单丝。连续负载消除加工助剂股线120和连续陶瓷股线110都可通过单个材料进给器被拉入针织系统中，并且与金属线310“电镀”在一起，金属线310通过第二材料进给器被拉入系统中，以产生期望的针织织物。
类似于先前描述的连续负载消除加工助剂股线120的金属合金材料，金属线310可包含镍铬基合金(例如
Figure BDA0001218904590000111
合金，
Figure BDA0001218904590000112
合金718)、镍铬钼基合金、铝、不锈钢(诸如具有高耐腐蚀特性的低碳不锈钢，例如SS316L)的连续股线。但是，可使用其它导电连续的金属线的股线，诸如铜、镀锡或镀镍的铜，以及其它金属合金。
在其中连续负载消除加工助剂股线120是热逸散(例如，经由热清洁过程移除)的实施方式中，金属线310通常被选择，使得其将承受热清洁过程。在金属线310是单丝的实施方式中，加工助剂股线可具有从约100微米至约625微米(例如，从约150微米至约250微米)的直径。在金属线310是复丝的实施方式中，复丝的各个细丝可各自具有从约10微米至约50微米的直径。在一些实施方式中，金属线310在软回火状态下被针织到针织织物中，并且随后在实现最终产品的期望形状之后进行热硬化。
图4是包括根据本文所述的实施方式的围绕连续负载消除加工助剂股线120服务的连续陶瓷股线110和金属线310的另一个多组分成股纱线400的放大的局部透视图。如图4中所示，多组分成股纱线400是三组分成股纱线。连续负载消除加工助剂股线120是如本文所述的聚合物单丝。围绕连续负载消除加工助剂股线120服务的连续陶瓷股线110二者可通过单个材料进给器被拉入针织系统中，并且与金属线310“电镀”在一起，金属线310通过第二材料进给器被拉入系统中，以产生期望的针织织物。
图5是根据本文所述的实施方式的包括与针织织物500集成的线嵌体520的针织织物500中的多组分纱线510的一个示例的放大的透视图。图5中所示的线嵌体520与针织织物500的针织方向对齐。线嵌体520与针织织物500周期性地集成，以向针织织物500提供附加的刚度和强度。在一些实施方式中，线嵌体520与针织织物500交织。针织织物500是通过在水平方向(即针织方向)上针织多组分纱线510而制成的具有水平排的线圈的纬编针织结构。线嵌体520是包括直线节段530a-530h的连续嵌体，其具有将每个直线节段连接到相邻直线节段的交替弯曲线节段540a-540g(例如，直线节段530a和直线节段530b通过弯曲线节段540a进行连接)。线嵌体520的每个直线节段530a-530h被对齐以平行于多组分纱线510的针织方向。
线嵌体520可具有可变间距，以考虑需要更多或更少刚度的区域。例如，线嵌体520可在相邻的直线节段之间具有均匀或不均匀的间距。在图5中所示的实施方式中，线嵌体520在线嵌体520的相邻直线节段之间具有均匀间距。能够使用一个或多个线嵌体的进给来产生最终部件的期望架构。
图6是包括多组分纱线510和与针织织物600集成的线嵌体620的针织织物600的另一个示例的放大的透视图。针织织物600是通过在水平方向(即针织方向)上针织多组分纱线510而制成的具有水平排的线圈的纬编针织结构。针织织物600类似于图5中所示的针织织物500，但线嵌体620包括相对于针织织物600的针织方向成角度的直线节段630a-630h、与针织织物600的针织方向对齐的直线节段640a-640l、以及弯曲线节段650a-650c。
线嵌体620是连续嵌体，其包括与针织方向对齐的直线节段640c和640d、与针织方向对齐的直线节段640f和640g、以及与针织方向对齐的直线节段640i和640j，其中将每个直线节段连接到相邻的直线节段的交替的弯曲线节段650a、650b和650c(即，直线节段640c和直线节段640d通过弯曲线节段650a进行连接)。线嵌体620的每个直线节段640c、640d、640f、640g、640i和640j被对齐以平行于多组分纱线510的针织方向。
线嵌体620还包括连接对齐的直线节段640a和640b的成角度的直线节段630a、连接对齐的直线节段640b和640c的成角度的直线节段630b、连接对齐的直线节段640d和640e的成角度的直线节段630c、连接对齐的直线节段640e和640f的成角度的直线节段630d、连接对齐的直线节段640g和640h的成角度的直线节段630e、连接对齐的直线节段640k和640l的成角度的直线节段630f、连接对齐的直线节段640j和640k的成角度的直线节段630g，以及连接对齐的直线节段640k和640l的成角度的直线节段630h。
如本文所讨论的，线嵌体620可具有可变间距、均匀间距或两者，以考虑需要更多或更少刚度的区域。如图6中所示，线嵌体620可具有可变间距，以考虑需要更多或更少刚度的区域。例如，当每对平行对齐的直线节段移动远离每个弯曲线节段650a-650c时，平行对齐的直线节段(例如640c和640d，640b和640e，640a和640f)中的每对之间的间距增加。线嵌体620的一个或多个进给器能够用来产生最终产品的期望架构。
图7是根据本文所述的实施方式的包括多组分纱线510和与针织织物700集成的多个重叠线嵌体620、720的针织织物700的另一个示例的放大的透视图。针织织物700是通过在水平方向(即针织方向)上针织多组分纱线510而制成的具有水平排的线圈的纬编针织结构。针织织物700类似于图5和图6中所示的针织织物500和600，但针织织物700包括重叠线嵌体720和620除外。线嵌体620和720具有与针织织物700的针织方向对齐的节段。
线嵌体720是包括直线节段722a-722c的连续嵌体，其中将每个直线节段连接到相邻直线节段的交替的弯曲线节段724a-724c(即，直线节段722a和直线节段722b通过弯曲线节段724a进行连接)。线嵌体720的每个直线节段722a-722c平行于多组分纱线510的针织方向对齐。线嵌体720的相邻直线节段之间的间距被描绘为均匀的。但是，在一些实施方式中，线嵌体720的相邻线节段之间的间距可以是可变的，以考虑需要更多或更少刚度的区域。
线嵌体520、620和720可由任何上述金属或陶瓷材料组成。线嵌体520、620和720通常包括更大直径的材料(例如，从约300微米到约3,000微米)，由于线嵌体的直径和针织机的规格，该更大直径的材料不能被针织或难以进行针织。但是，应当理解，能够针织的材料的直径取决于针织机的规格，因此，不同的针织机能够针织不同直径的材料。通过在相邻的针脚之间放置线嵌体520、620和720，可将线嵌体520、620和720放置在针织织物500、600、700中，以实现交织效果。
多组分纱线510可以是图1-4中所示的任何多组分纱线。尽管图5-7示出了平针(jersey)针织织物区域，但是应当注意，平针针织织物区域的描述仅仅是示例性的，并且本文所述的实施方式不限于平针针织织物。任何合适的针织针脚和针脚的密度能够用来构造本文所述的针织织物。例如，可使用平针针脚，互锁针脚，形成肋的针脚，它们的组合或其它方式。
尽管图5-7示出了纬编针织结构，但是应当理解，本文所述的实施方式可与包括例如经编针织结构的其它针织结构一起使用。在其中针织方向是垂直的经编针织织物中，线嵌体可被定位成与针织方向正交。还应当理解的是，图5-7中示出的线嵌体设计仅是示例，并且其它线嵌体设计可与本文公开的实施方式一起使用。例如，在其中线嵌体的节段相对于针织方向成角度的一些实施方式中，嵌体的成角度的线节段可以相对于针织方向以2度至60度的角度进行定位(例如，以相对于针织方向的5度至30度的角度；以相对于针织方向为9度至20度的角度)。
图8是用于形成根据本文所述的实施方式的热密封构件的过程流程图800。在操作810，形成针织织物。在一些实施方式中，连续陶瓷股线和连续负载消除加工助剂股线被同时针织以形成针织织物。连续陶瓷股线和连续负载消除加工助剂股线可如前所述。股线可同时在针织横机、管状针织机或任何其它合适的针织机上进行针织。连续陶瓷股线和连续负载消除股线可通过单个材料进给器被同时进给到针织机中，以形成多组分纱线。在其中连续陶瓷股线围绕连续负载消除加工助剂股线进行缠绕的实施方式中(例如，如在图2和图4中所示)，在将连续陶瓷股线和连续负载消除加工助剂股线同时进给到针织机之前，连续陶瓷股线可围绕连续加工助剂股线进行缠绕。服务机/包装机可用来围绕连续负载消除加工助剂股线缠绕陶瓷纤维股线。虽然针织可通过手工执行，但是针织部件的商业制造通常通过针织机执行。可使用任何合适的针织机。针织机可以是单个双平台针织机。
在其中多组分成股纱线还包括金属合金线的一些实施方式中，双组分纱线可通过第一材料进给器来进给，并且金属合金线可通过第二材料给料器被同时进给，以形成针织织物。可同时针织股线以形成单层。金属合金线可在软回火状态下进行针织，其随后通过热硬化过程进行硬化。
在一些实施方式中，将线嵌体添加到针织织物。线嵌体可以是任何前述金属或陶瓷材料。在包含共同针织(co-knit)的金属合金线和线嵌体两者的实施方式中，线嵌体具有比金属合金线大的直径。线嵌体通常包括由于线嵌体的直径和针织机规格而不能被针织或难以进行针织的更大直径的材料(例如，从约300微米到约3,000微米；从约400微米到约700微米)。但是，应当理解，能够针织的材料的直径取决于针织机的规格，因此，不同的针织机能够针织不同直径的材料。通过将线嵌体放置在相对的针脚之间，可将线嵌体放置在针织织物中，用于交织效果。
在其中使用管状针织技术的一些实施方式中，一个或多个合金线能够跨越相对的针床浮动，这能够在密封件膨胀成形和热硬化之后提供附加的刚度和支撑。
在操作820，将针织织物形成为最终部件的期望形状。期望的形状通常在金属合金线和织物集成嵌体处于软的可成形状态时形成。针织织物能够被铺设成预成型件，或者装配在心轴上，以形成最终部件的期望形状。
在操作830，绝缘材料被任选地添加到所形成的部件的内部。可使用能够承受期望温度的任何绝缘材料。示例性绝缘材料包括玻璃纤维和陶瓷。另选地，可采用其它广泛可用的高温材料，诸如氧化锆、矾土、硅酸铝、氧化铝和高温玻璃纤维。在一些实施方式中，绝缘材料被缝合到针织织物。可在部件形成期间的任何时间添加绝缘材料。例如，在将针织织物成形为部件之前，或在针织织物被成形为最终部件之后，可添加绝缘材料。在使用管状针织过程形成针织织物的一些实施方式中，可在针织制造期间将绝缘体插入管中。
在一些实施方式中，针织织物被缝合在一起以形成最终部件。当金属合金线和线嵌体处于软的可成形状态时，针织织物通常被缝合在一起以形成最终部件。但是，在一些实施方式中，在金属合金线和线嵌体被硬化之后，可将针织织物缝合在一起。
在操作840，对形成的部件进行热处理。在针织织物中不存在金属合金的实施方式中，可将陶瓷基纤维热清洁并热处理至制造商的规格。该热处理工艺除去纤维上的任何浆纱，以及除去加工助剂纤维。在存在金属合金的实施方式中，金属被热硬化到标准规格。热硬化循环还用于除去陶瓷基纤维上的浆纱以及加工助剂。在加工助剂是牺牲性加工助剂的实施方式中，针织织物暴露于加工助剂除去工艺。根据加工助剂的材料，加工助剂除去过程可涉及将针织织物暴露于溶剂、热和/或光。在其中通过暴露于热(例如，热逸散)除去加工助剂的一些实施方式中，针织织物可被加热至第一温度以除去负载消除加工助剂。应当理解，用于加工助剂除去过程的温度取决于材料。
在一些实施方式中，针织织物暴露于强化热处理工艺。针织织物可被加热到大于第一温度的第二温度，以使陶瓷股线退火。使陶瓷股线退火可放松陶瓷股线的残余应力，允许在陶瓷纤维失效之前施加更高的应力。将温度升高到热清洁的第一温度之上可用来强化陶瓷并同时强化金属线(如果存在的话)。在将温度升高到第一温度之上之后，然后温度可降低并且在逐步降温回火过程中保持在各种温度处一段时间。应当理解，用于强化热处理工艺的温度是材料相关的。
在其中加工助剂是尼龙6,6的一个示例性实施方式中，陶瓷股线是NextelTM 312，并且金属合金线是
Figure BDA0001218904590000151
718，在针织后，针织织物暴露于热处理工艺，以加热清洁/烧尽尼龙6,6加工助剂。一旦除去尼龙6,6加工助剂，就执行
Figure BDA0001218904590000152
718和NextelTM 312能够承受的强化热处理。例如，当将材料加热至1,000摄氏度时，尼龙6,6加工助剂在小于1,000摄氏度的第一温度下燃尽。将温度从1000摄氏度降低到约700至800摄氏度，在约700至800摄氏度温度被保持一段时间并降低至600摄氏度一段时间。因此，该热处理工艺同时使NextelTM 312陶瓷退火，同时发生
Figure BDA0001218904590000153
718线的晶粒生长和再结晶。因此，实现了金属线的同时强化和随后的陶瓷的热处理。
针织织物可用所选择的可固化浸渍物来浸渍，其然后被固化。在用所选择的可固化浸渍物浸渍之前，针织织物可被铺设成预成型件或装配到心轴中。合适的可固化浸渍物包括与针织织物相容的任何可固化浸渍物。示例性合适的可固化浸渍物包括有机或无机塑料和其它可固化的可模塑物质，其包括玻璃、有机聚合物、天然和合成橡胶和树脂。使用本领域已知的任何合适的液体成型工艺，针织织物可用可固化浸渍物进行灌注。然后可在施加热和/或压力的情况下固化灌注的针织织物，以使针织织物硬化成最终的模制产品。
根据最终针织产品的期望特性，也可将一种或多种填充材料掺入到针织织物中。一种或多种填充材料可以是耐流体的。一种或多种填充材料可以是耐热的。示例性填充材料包括常见的填料颗粒，诸如炭黑、云母、粘土(诸如蒙脱石粘土)、硅酸盐、玻璃纤维、碳纤维等及其组合。
除了连续陶瓷股线之外，针织织物可还包含第二纤维组分。第二纤维组分可选自由以下各项组成的组：陶瓷、玻璃、矿物、热固性聚合物、热塑性聚合物、弹性体、金属合金及其组合。连续陶瓷股线和第二纤维组分能够包括相同或不同的针织针脚。连续陶瓷股线和第二纤维组分可同时在单层中进行针织。连续陶瓷股线和第二纤维能够包括相同的针织针脚或不同的针织针脚。连续陶瓷股线和第二纤维可针织为最终针织产品的集成的分离区域。针织为集成的分离区域可减少对切割和缝制的需要，以改变该区域的特征。针织集成区域可具有连续的纤维界面，而切割和缝制界面不具有使得先前功能的集成难以实现的连续界面(例如，导电性)。连续陶瓷股线和第二纤维组分可各自在经向方向和/或纬向方向上嵌入。
本文所述的针织织物可被针织成多个层。将本文所述的针织织物针织成多个层允许与具有不同特性(例如，结构、热或电)的织物的组合，同时保持整个织物的层内/层间的周边连接性或配准。多个层可具有间断的针脚或层之间的嵌入连接性。间断的针脚或层之间的嵌入连接性可允许在较短长度尺度(例如，<0.25”)上功能特性/连接性的裁剪。例如，具有两个针织外层，同时在两个外层之间具有互连层。多个层可包含袋或通道。袋或通道可包含电气布线、传感器或其它电功能。袋或通道可包含一种或多种填充材料。
可选择一种或多种填充材料以增强最终针织产品的期望特性。一种或多种填充材料可以是耐流体的。一种或多种填充材料可以是耐热的。示例性填充材料包括常见的填料颗粒，诸如炭黑、云母、粘土(诸如蒙脱石粘土)、硅酸盐、玻璃纤维、碳纤维等及其组合。
图9是根据本文所述的实施方式的包括金属合金针织织物的示例性热密封构件900的示意性剖视图。热密封构件900是由耦接到球状物部分920的突片部分910形成的p型球状物密封件。热密封构件900包括中间缠绕构件906和外部耐磨缠绕构件934。外部耐磨缠绕构件934保护中间缠绕构件906。
中间缠绕构件906由一层或多层陶瓷基纤维材料构造。在一个实施方式中，陶瓷基纤维材料具有氧化铝-氧化硼-二氧化硅组合物。在一个实施方式中，陶瓷基纤维材料是如图1-8中先前所述的单层陶瓷基针织织物。
在一些实施方式中，热密封构件还包括由具有类似弹簧的特性的弹性材料构造的芯构件922。芯构件922用作柔性内部结构支撑件，其防止热密封构件900在操作期间自身塌陷。在一些实施方式中，芯构件922通过辊轧成型形成。在其中存在芯构件922的一些实施方式中，中间缠绕构件906覆盖芯构件922。
芯构件922可由包括镍基、铁基和钴基高温合金的高温合金金属制成。示例性的商业高温合金包含
Figure BDA0001218904590000171
合金、
Figure BDA0001218904590000172
合金718和
Figure BDA0001218904590000173
188合金。在一些实施方式中，芯构件922是选自由不锈钢、陶瓷材料、镍铬高温合金及其组合组成的组的材料。
在一些实施方式中，热密封构件还包含绝缘材料924(例如，玻璃纤维、陶瓷等)。在一些实施方式中，如果存在，绝缘材料924填充芯构件922。在其中不存在芯构件922的一些实施方式中，绝缘材料可填充中间缠绕构件906。
在一些实施方式中，突片部分910和球状物部分920都由本文所述的陶瓷基针织织物制成。在一些实施方式中，球状物部分920进一步填充有绝缘材料924(例如，玻璃纤维、陶瓷等)。当然，应当注意，在一些实施方式中，不仅球状物部分920而且突片部分910至少部分地填充有绝热材料。在一些实施方式中，突片部分910被缝制(这里，经由缝合930)或以其它方式耦接到球状物部分920，以完成柔韧(通常可手动变形)的密封。在一些实施方式中，出于各种目的，例如增加的耐久性、增加的耐热性，或两者，可将一个或多个耐磨缠绕构件934添加到热密封构件900。
虽然图9的示例性球状物密封件以一定比例绘制，但是应当理解，还可想到许多修改。例如，并且进一步参考图9中的球状物密封件的剖视图，突片部分可显著地进一步向左延伸，以具有比球状物部分的宽度高达2倍，高达5倍，甚至高达10倍(或甚至更高)的宽度。类似地，球状物部分可显著地进一步向右延伸，以具有比突片部分的宽度高达2倍，高达5倍，甚至高达10倍(或甚至更高)的宽度。此外，应当注意，在一些实施方式中，向球状物部分提供附加的(例如，第二，第三，第四等)突片部分，其中附加的突片部分可在相同方向或相反方向上延伸。同样地，在需要的情况下，一个或多个球状物部分可耦接到(一个或更多个)突片部分，特别是在端面相对较大的情况下。因此，应当认识到，在一些实施方式中，球状物密封件包括最优选地由单个片材形成的多个球状物部分(例如，双球状物密封件)。在这种替代结构中，球状物部分优选地顺序布置，但是(替代地或附加地)也可堆叠。因此，还设想了密封件，其中球状物中的至少一个填充有与剩余球状物不同的绝缘材料(例如，以适应不同的热暴露)。
图10A-10B是根据本文描述的实施方式的包括金属合金针织织物的另一个热密封构件1000的示意性剖视图。热密封构件1000是由球状物部分1010和分割基部1020形成的Ω型球状物密封件。热密封构件1000包括中间缠绕构件1006和外部耐磨缠绕构件1034。外部耐磨缠绕构件1034保护中间缠绕构件1006。
中间缠绕构件1006由一层或多层陶瓷基纤维材料构造。在一个实施方式中，中间缠绕构件1006具有氧化铝-氧化硼-二氧化硅组合物。在一个实施方式中，中间缠绕构件1006是如图1-8中先前所述的单层陶瓷基针织织物。
在一些实施方式中，热密封构件1000还包括由具有类似弹簧的特性的弹性材料构造的芯构件1022。芯构件1022用作柔性内部结构支撑件，其防止热密封构件1000在操作期间自身塌陷。在一些实施方式中，芯构件1022通过辊轧成型形成。在其中存在芯构件1022的一些实施方式中，中间缠绕构件1006覆盖芯构件1022。
芯构件1022可由包括镍基、铁基和钴基高温合金的高温合金金属制成。示例性的商业高温合金包括
Figure BDA0001218904590000181
合金、
Figure BDA0001218904590000182
合金718和
Figure BDA0001218904590000183
188合金。在一些实施方式中，芯构件1022是选自由不锈钢、陶瓷材料、镍铬高温合金及其组合组成的组的材料。
在一些实施方式中，热密封构件1000还包含绝缘材料1024(例如，玻璃纤维、陶瓷等)。在一些实施方式中，如果存在，绝缘材料1024填充芯构件1022。在其中不存在芯构件1022的一些实施方式中，绝缘材料可填充中间缠绕构件1006。
在一些实施方式中，球状物部分1010和分割基部1020都由本文所述的陶瓷基针织织物制成。分割基部1020的外部形态限定了装配在通道1016内并与通道1016配合的基座，以提供牢固的机械坐置和支撑。尽管这样的通道广泛地用于安装球状物密封件，但是根据本文描述的实施方式，这些通道不是密封结构需要的，因为能够使用用于安装或定位密封结构的大范围的其它方法。在一些实施方式中，球状物部分1010进一步填充有绝缘材料1024(例如，玻璃纤维、陶瓷等)。在一些实施方式中，出于各种目的，例如增加的耐久性、增加的耐热性，或两者，可将一个或多个外部耐磨缠绕构件1034添加到热密封构件1000。
图10B是安装在相对表面之间的热密封构件1000的剖视图。在图10B中，热密封构件1000安装在防火墙1012和相对构件1014之间，对于该示例，所述防火墙1012可假定为飞行器主体的前部部分，所述相对构件1014在该情况下是面向防火墙1012并与其间隔开的发动机舱的一部分。防火墙1012包括用于接收热密封构件1000的分割基部1020的凹陷通道1016。热密封构件1000坐置在凹陷通道1016内，并且相对于凹陷通道1016和相对构件1014被定位。
图11A-11B是根据本文描述的实施方式的包括金属合金针织织物的另一个热密封构件1100的示意性剖视图。热密封构件1100是由球状物部分1110和分割基部1120形成的M型或心形型的球状物密封件。球状物部分1110具有用于与相对的凸形表面配合的凹形部分1108。热密封构件1100包括中间缠绕构件1106和外部耐磨缠绕构件1134。外部耐磨缠绕构件1134保护中间缠绕构件1106。
中间缠绕构件1106由一层或多层陶瓷基纤维材料构造。在一个实施方式中，中间缠绕构件1106具有氧化铝-氧化硼-二氧化硅组合物。在一个实施方式中，中间缠绕构件1006是如图1-8中先前所述的单层陶瓷基针织织物。
在一些实施方式中，热密封构件1100还包括由具有类似弹簧的特性的弹性材料构造的芯构件1122。芯构件1122用作柔性内部结构支撑件，其防止热密封构件1100在操作期间自身塌陷。在一些实施方式中，芯构件1122通过辊轧成型形成。在其中存在芯构件1122的一些实施方式中，中间缠绕构件1106覆盖芯构件1122。
芯构件1122可由包括镍基、铁基和钴基高温合金的高温合金金属制成。示例性的商业高温合金包括
Figure BDA0001218904590000201
合金、
Figure BDA0001218904590000202
合金718和
Figure BDA0001218904590000203
188合金。在一些实施方式中，芯构件1122是选自由不锈钢、陶瓷材料、镍铬高温合金及其组合组成的组的材料。
在一些实施方式中，热密封构件1100还包含绝缘材料1124(例如，玻璃纤维、陶瓷等)。在一些实施方式中，如果存在，绝缘材料1124填充芯构件1122。在其中不存在芯构件1122的一些实施方式中，绝缘材料可填充中间缠绕构件1106。
在一些实施方式中，球状物部分1110和分割基部1120都由本文所述的陶瓷基针织织物制成。分割基部1120的外部构造限定了基座，该基座装配在凹陷通道1116内并与凹陷通道1116配合，以提供牢固的机械坐置和支撑。尽管这样的通道广泛地用于安装球状物密封件，但是根据本文描述的实施方式，这些通道不是密封结构需要的，因为能够使用用于安装或定位密封结构的大范围的其它方法。在一些实施方式中，球状物部分1110进一步填充有绝缘材料1124(例如，玻璃纤维、陶瓷等)。在一些实施方式中，出于各种目的，例如增加的耐久性、增加的耐热性，或两者，可将一个或多个附加的外部耐磨缠绕构件1134添加到热密封构件1100。
图11B是安装在相对表面之间的热密封构件1100的剖视图。在图11B中，热密封构件1100安装在防火墙1112和相对构件1114之间，对于该示例，所述防火墙1112可假定为飞行器主体的前部部分，所述相对构件1014在该情况下是面向防火墙1112并与其间隔开的发动机舱的一部分。防火墙1112包括用于接收热密封构件1100的分割基部1120的凹陷通道1116，而相对构件1114结合与凹陷通道1116相对并平行的凸形凹槽1118，用于与热密封构件1100的凹形部分1108配合。热密封构件1100坐置在凹陷通道1116内，并且相对于凹陷通道1116和相对构件1114被定位。
应当理解，本文所述的实施方式不限于图9-11中所示的密封件几何结构。除了图9-11中所示的密封件几何结构之外，密封件能够是曲线的或离散的，并且还能够结合其它几何特征部，诸如孔、附加凸缘，或用于附接到其它结构的重叠翼片，用于绝缘外壳的重叠翼片，或两者。此外，在一些实施方式中，包括热密封构件的层可以是辊轧成型的。此外，出于各种目的，例如增加的耐久性、增加的耐热性或两者，可将一个或多个另外的外层添加到本文所述的密封件设计。
图12是根据本文所述的实施方式的金属合金针织织物1200的一个示例的放大的透视图。金属合金针织织物1200能够承受大于或等于800华氏度的温度。金属合金针织织物1200能够承受大于或等于900华氏度的温度。金属合金针织织物1200能够承受大于或等于1000华氏度的温度(例如，在1000华氏度至1300华氏度的范围中；在1000华氏度至1200华氏度的范围中；在1200华氏度至1300华氏度的范围中；在1100华氏度至1300华氏度的范围中)。金属合金针织织物1200可以是单层织物。金属合金针织织物1200包括金属合金线1210a-1210d(统称为1210)。金属合金线1210形成多个相互啮合的针织线圈。多个相互啮合的针织线圈限定多个水平横列和垂直纵行。金属合金针织织物1200是具有通过在水平方向上针织金属合金线1210而制成的水平排的线圈的纬编针织结构。尽管金属合金针织织物1200被描述为纬编针织织物，但是应当理解，金属合金线1210可被针织为其它织物，例如其中针织方向为垂直的经编针织织物。金属合金针织织物1200可用作热密封构件900、1000和1100的一个或多个耐磨缠绕构件934、1034和1134。
尽管图12示出了平针针织织物区域，但是应当注意，平针针织织物区域的描述仅仅是示例性的，并且本文所述的实施方式不限于平针针织织物。任何合适的针织针脚和针脚的密度能够用来构造本文所述的金属合金针织织物。例如，可使用例如平针针脚、互锁针脚、形成肋的针脚的针织针脚的任意组合或其它方式。
在一个实施方式中，金属合金针织织物1200具有每厘米3至10个纵行，并且具有每厘米3至10个横列。
在一些实施方式中，金属合金线1210可包括镍铬基合金的连续股线，诸如包含重量比大于12％的铬和重量比大于40％的镍的合金(例如，
Figure BDA0001218904590000211
合金，
Figure BDA0001218904590000212
合金718)，镍-铬-钼基合金，诸如包含重量比至少10％的钼和重量比大于20％的铬的合金(例如，
Figure BDA0001218904590000213
合金)，铝，不锈钢，诸如具有高耐腐蚀性能的低碳不锈钢，例如SS316L。在一些实施方式中，金属合金线1210由镍铬高温合金构造。在一些实施方式中，金属合金线1210是可热处理硬化的。在一些实施方式中，金属合金线1210由洛氏C硬度高达47Rc(例如，在42-47Rc之间)的材料构造。
在一些实施方式中，金属合金线1210具有高达约0.007英寸(约0.1778毫米)的直径。在一些实施方式中，金属合金线1210具有从约0.003英寸(约0.0762毫米)至约0.007英寸(约0.1778毫米)的直径。但是，应当理解，能够针织的金属合金线的直径取决于针织机的规格，因此，不同的针织机能够针织不同直径的材料。
图13是根据本文所述的实施方式的用于形成包括金属合金针织织物的部件的过程流程图1300。在操作1310，形成金属合金针织织物。在一些实施方式中，针织金属合金线以形成金属合金针织织物。金属合金线可如本文所述。金属合金针织织物可在针织横机、管状针织机或任何其它合适的针织机上进行针织。金属合金线可在软回火状态下进行针织，其随后通过热硬化过程进行硬化。金属合金线可通过单个材料进给器被进给到针织机中，以形成金属合金针织织物。虽然针织可通过手工执行，但是针织部件的商业制造通常通过针织机执行。可使用任何合适的针织机。针织机可以是单个双平台针织机。
在其中使用管状针织技术的一些实施方式中，一个或多个合金线能够跨越相对的针床浮动，这能够在部件膨胀成形和热硬化之后提供附加的刚度、支撑。
在操作1320，将金属合金针织织物形成为最终部件的期望形状。期望的形状通常在金属合金线处于软的可成形状态时形成。金属合金针织织物能够被铺设成预成型件，或者装配在心轴上，以形成最终部件的期望形状。
在操作1330，绝缘材料被任选地添加到所形成的部件的内部。可使用能够承受期望温度的任何绝缘材料。示例性绝缘材料包括玻璃纤维和陶瓷。另选地，可采用其它广泛可用的高温材料，诸如氧化锆、矾土、硅酸铝、氧化铝和高温玻璃纤维。在一些实施方式中，绝缘材料被缝合到金属合金针织织物。绝缘材料可在部件形成期间的任何时间被添加。例如，在将金属合金针织织物成形为部件之前，或在金属合金针织织物被成形为最终部件之后，可添加绝缘材料。在使用管状针织过程形成金属合金针织织物的一些实施方式中，可在针织制造期间将绝缘体插入管中。
在一些实施方式中，金属合金针织织物被缝合在一起以形成最终部件。当金属合金线处于软的可成形状态时，金属合金针织织物通常被缝合在一起以形成最终部件。但是，在一些实施方式中，在金属合金线硬化之后，针织织物可缝合在一起。
在操作1340，将形成的部件热处理以将金属合金线热硬化为标准规格。在一些实施方式中，金属合金针织织物暴露于强化热处理工艺。应当理解，用于强化热处理工艺的温度是材料相关的。
金属合金针织织物可用所选择的可固化浸渍物来浸渍，然后固化。在用所选择的可固化浸渍物浸渍之前，金属合金针织织物可被铺设成预成型件或装配到心轴中。合适的可固化浸渍物包括与金属合金针织织物相容的任何可固化浸渍物。示例性合适的可固化浸渍物包括有机或无机塑料和其它可固化的可模塑物质，其包括玻璃、有机聚合物、天然和合成橡胶和树脂。使用本领域已知的任何合适的液体成型工艺，金属合金针织织物可用可固化浸渍物进行灌注。然后可在施加热和/或压力的情况下固化灌注的金属合金针织织物，以使金属合金针织织物硬化成最终的模制产品。
根据最终针织产品的期望特性，也可将一种或多种填充材料掺入到金属合金针织织物中。一种或多种填充材料可以是耐流体的。一种或多种填充材料可以是耐热的。示例性填充材料包括常见的填料颗粒，诸如炭黑、云母、粘土(诸如蒙脱石粘土)、硅酸盐、玻璃纤维、碳纤维等及其组合。
本文所述的金属合金针织织物可被针织成多个层。将本文所述的金属合金针织织物针织成多个层允许与具有不同特性(例如，结构、热或电)的织物的组合，其同时保持整个织物的层内/层间的周边连接性或配准。多个层可具有间断的针脚或层之间的嵌入连接性。有间断的针脚或层之间的嵌入连接性可允许在较短长度尺度(例如，<0.25”)上功能特性/连接性的裁剪。例如，具有两个针织外层，同时在两个外层之间具有互连层。多个层可包含袋或通道。袋或通道可包含电气布线、传感器或其它电功能。袋或通道可包含一种或多种填充材料。
可选择一种或多种填充材料以增强最终针织产品的期望特性。一种或多种填充材料可以是耐流体的。一种或多种填充材料可以是耐热的。示例性填充材料包括常见的填料颗粒，诸如炭黑、云母、粘土(诸如蒙脱石粘土)、硅酸盐、玻璃纤维、碳纤维等及其组合。
基于本文所述的实施方式的对p型球状物密封件样品进行的制造和合格试验证明了当前基线之上的提高的性能，包括耐久性和压缩永久变形试验。对以下各项进行试验：(a)集成的NextelTM 312陶瓷纤维和
Figure BDA0001218904590000231
合金718密封件，其具有根据本文所述的实施方式形成的金属合金针织层外缠绕层(例如，
Figure BDA0001218904590000232
合金718)；(b)不具有外缠绕层的集成的NextelTM 312陶瓷纤维和
Figure BDA0001218904590000241
合金718密封件；以及(c)具有不锈钢网外部缠绕的多层现有技术的热障密封件。所有p型球状物试验密封件具有类似的Saffil绝缘密度。
压缩永久变形试验在1000华氏度下进行168小时，同时被压缩至30％。在该高温压缩试验中，所有样品在测试后具有小于12％的压缩永久变形。在相同的压缩永久变形试验条件下，现有技术的热障密封件的当前状态(c)变为具有约11％的压缩永久变形的塑性压缩，这能够潜在地导致间隙，并且最终在操作条件下作为热和火焰屏障而失效。没有外包装的集成的NextelTM 312陶瓷纤维和
Figure BDA0001218904590000242
合金718密封件(b)变为具有约4.2％的压缩永久变形的塑性压缩。根据本文所述的实施方式形成的具有金属合金针织层外包装(例如，
Figure BDA0001218904590000243
合金718)的集成的NextelTM 312陶瓷纤维和
Figure BDA0001218904590000244
合金718密封件(a)变为具有大约3.4％的压缩永久变形的塑性压缩。
根据本文所述的实施方式，在具有耐磨外包装的热障密封件的样品上运行机舱振动轮廓。机舱振动轮廓表示热障密封件在密封件寿命期间暴露于其的起飞和着陆振动，其通常等于三十年的起飞和着陆振动。当压缩至30％并与钛和不锈钢耐磨板保持接触时，混合热障密封件在完整的5小时机舱振动轮廓中继续使用。相同的轮廓、压缩和磨损界面在现有技术的热障密封件上运行，在运行中发生故障2.5-3小时。
应当注意，用本文所述的实施方式构造的产品适合于在各种应用中使用，而不管需要的尺寸和长度。例如，本文所述的实施方式可用于汽车、船舶、工业、航空或航空航天应用，或其中期望针织产品保护附近部件免受暴露于热条件的任何其它应用。
图14是根据本文所述的实施方式的可用来针织金属合金针织织物的示例性针织机的透视图。虽然针织可通过手工执行，但是针织部件的商业制造通常通过针织机执行。针织机可以是单个双平台针织机。图14中示出适于生产本文所述的任何针织部件的针织机1400的示例。为了举例说明，针织机1400具有V型床(V-bed)针织横机的形态，但是本文所述的任何针织部件或针织部件的任何方面可在其它类型的针织机上生产。
针织机1400包括相对于彼此成角度的两个针床1401a，1401b(统称为1401)，从而形成V型床。每个针床1401a，1401b包括位于共同平面上的多个单独的针1402a，1402b(统称为1402)。也就是说，来自一个针床1401a的针1402a位于第一平面上，并且来自另一个针床1401b的针1402b位于第二平面上。第一平面和第二平面(即，两个针床1401)相对于彼此成角度并且相交，以形成沿着针织机1400的大部分宽度延伸的交叉点。针1402各自具有它们缩回的第一位置和它们延伸的第二位置。在第一位置，针1402与第一平面和第二平面相交的交叉点间隔开。但是，在第二位置，针1402穿过第一平面和第二平面相交的交叉点。
一对轨道1403a，1403b(统称为1403)在针床1401的交叉点上方延伸，并且平行于针床1401的交叉点，并且为多个标准进给器1404a-1404d(统称为1404)提供附接点。每个轨道1403具有两个侧面，每个侧面容纳一个标准进给器1404。这样，针织机1400可包括总共四个进给器1404a-1404d。如图所示，最前面的轨道1403b包括在相对侧面上的两个标准进给器1404c、1404d，并且最后面的轨道1403a包括在相对侧面上的两个标准进给器1404a，1404b。尽管示出了两个轨道1403a，1403b，但是针织机1400的另外形态可结合附加轨道1403，以提供用于更多进给器1404的附接点。
由于托架1405的作用，进给器1404沿着轨道1403和针床1401移动，由此将金属合金线供应到针1402。在图14中，在进入用于针织动作的进给器1404d之前，通过各种金属合金线引导件1408、金属合金线回收弹簧1409和金属合金线张紧器1410，借助线轴1407将金属合金线1406提供到进给器1404d。金属合金线1406可以是本文先前描述的任何合金线。
此外，本公开包括根据以下条款的示例：
条款1.一种由金属合金线的针织线圈形成的单层金属合金针织织物，其中单层金属合金针织织物能够承受大于或等于1000华氏度(538摄氏度)的温度。
条款2.根据条款1所述的单层金属合金针织织物，其中所述金属合金线由镍铬高温合金构造。
条款3.根据条款1或条款2所述的单层金属合金针织织物，其中所述金属合金线具有约0.003英寸(0.0762毫米)至约0.007英寸(0.1778毫米)的直径。
条款4.根据条款1-3中任一项所述的单层金属合金针织织物，其中所述单层金属合金针织织物具有每厘米3至10个纵行，并且具有每厘米3至10个横列。
条款5.根据条款1-4中任一项所述的单层金属合金针织织物，其中所述单层金属合金针织织物使用平针织技术进行构造。
条款6.根据条款1-5中任一项所述的单层金属合金针织织物，其中使用管状针织技术将所述单层金属合金针织织物形成为管状结构。
条款7.根据条款1-6中任一项所述的单层金属合金针织织物，其还包括在所述织物的一个面上的绝缘材料。
条款8.根据条款1-7中任一项所述的单层金属合金针织织物，其中所述金属合金线在软回火状态下进行针织。
条款9.根据条款8所述的单层金属合金针织织物，其中在实现所述针织织物的最终形状之后，所述金属合金线被热硬化。
条款10.一种热密封构件，其包括条款1-9中所述的单层金属合金针织织物。
条款11.一种用于机器针织由金属合金线的针织线圈形成的单层金属合金针织织物的方法，其包括：通过针织机的单个材料进给器进给金属合金线；以及针织所述金属合金线以形成所述单层金属合金针织织物，其中所述单层金属合金针织织物能够承受大于或等于1000华氏度(538度摄氏度)的温度。
条款12.根据条款11所述的方法，其中所述金属合金线具有从约0.003英寸(0.0762毫米)至约0.007英寸(0.1778毫米)的直径。
条款13.根据条款11或12所述的方法，其中所述针织机是针织横机。
条款14.根据条款13所述的方法，其中所述针织机具有由7至18规格之间的针规格间隔隔开的针。
条款15.根据条款11-14中任一项所述的方法，其中所述金属合金线在针织所述金属合金线的同时处于软回火状态。
条款16.根据条款15所述的方法，其还包括热处理所述单层金属合金针织织物，以硬化所述金属合金线。
条款17.根据条款11-16中任一项所述的方法，其还包括将绝缘材料添加到所述单层金属合金针织织物的面。
条款18.根据条款11-17中任一项所述的方法，其中使用平针织过程或管状针织过程执行针织。
条款19.根据条款11-18中任一项所述的方法，其中使用纬编针织工艺或经编针织工艺执行针织。
条款20.根据条款11-19中任一项所述的方法，其中所述金属合金线由镍铬高温合金构造。
虽然前述内容涉及本公开的实施方式，但是在不偏离本公开的基本范围的情况下，可设计本公开的其它的和另外的实施方式，并且本公开的范围由随附的权利要求确定。

Claims (18)

1.一种热密封构件，其包括：
中间缠绕构件，其包括陶瓷基纤维材料的一个层或多个层；和
外部耐磨缠绕构件，其包括单层金属合金针织织物(500,600,700)的一个层或多个层，所述单层金属合金针织织物由金属合金线(520,620,720)的针织线圈(510)形成，其中所述单层金属合金针织织物能够承受大于或等于1000华氏度即538摄氏度的温度，
其中所述陶瓷基纤维材料是陶瓷基针织织物；并且
其中所述金属合金线(520,620,720)包含镍铬基合金、镍铬钼基合金、铝或不锈钢的连续股线。
2.根据权利要求1所述的热密封构件，其中所述金属合金线由镍铬高温合金构造。
3.根据权利要求1所述的热密封构件，其中所述金属合金线(520,620,720)具有0.003英寸即0.0762毫米至0.007英寸即0.1778毫米的直径。
4.根据权利要求1所述的热密封构件，其中所述单层金属合金针织织物具有每厘米3至10个纵行，并且具有每厘米3至10个横列。
5.根据权利要求1所述的热密封构件，其中所述金属合金线(520,620,720)在软回火状态下进行针织。
6.根据权利要求5所述的热密封构件，其中在实现所述单层金属合金针织织物(500,600,700)的最终形状之后，所述金属合金线(520,620,720)被热硬化。
7.根据权利要求1所述的热密封构件，其中所述陶瓷基纤维材料包括：
连续陶瓷股线；和
连续负载消除加工助剂股线，
其中所述连续陶瓷股线围绕所述连续负载消除加工助剂股线。
8.根据权利要求1所述的热密封构件，其还包括芯构件(922,1022,1122)，其中所述缠绕构件(906,1006,1106)覆盖所述芯构件(922,1022,1122)。
9.根据权利要求1所述的热密封构件，其还包括由具有类似弹簧的特性的弹性材料构造的芯构件(922,1022,1122)，以及设置在所述芯构件(922,1022,1122)内的绝缘材料(1124)。
10.根据权利要求8-9中任一项所述的热密封构件，其中所述芯构件(922,1022,1122)由选自由不锈钢、陶瓷材料、镍铬高温合金及其组合组成的组中的材料构造。
11.根据权利要求1-9中任一项所述的热密封构件，其中所述热密封构件是由球状物部分(1010)和分割基部(1020)形成的Ω型球状物密封件或由球状物部分(1110)和分割基部(1120)形成的M型或心形型的球状物密封件。
12.一种用于机器针织由金属合金线(520,620,720)的针织线圈形成的单层金属合金针织织物(500,600,700)的方法，其包括：
通过针织机的单个材料进给器进给所述金属合金线(520,620,720)；以及
针织所述金属合金线(520,620,720)以形成所述单层金属合金针织织物(500,600,700)，其中所述单层金属合金针织织物(500,600,700)能够承受大于或等于1000华氏度即538摄氏度的温度，
其中所述单层金属合金针织织物被包括在热密封构件中，所述热密封构件还包括中间缠绕构件和外部耐磨缠绕构件，所述中间缠绕构件包括陶瓷基纤维材料的一个层或多个层；
其中所述陶瓷基纤维材料是陶瓷基针织织物；并且
其中所述金属合金线(520,620,720)包含镍铬基合金、镍铬钼基合金、铝或不锈钢的连续股线。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述金属合金线(520,620,720)具有从0.003英寸即0.0762毫米至0.007英寸即0.1778毫米的直径。
14.根据权利要求12所述的方法，其中所述金属合金线(520,620,720)在针织所述金属合金线时处于软回火状态。
15.根据权利要求14所述的方法，其还包括热处理所述单层金属合金针织织物(500,600,700)，以硬化所述金属合金线(520,620,720)。
16.根据权利要求12-15中任一项所述的方法，其还包括将绝缘材料添加到所述单层金属合金针织织物(500,600,700)的面。
17.根据权利要求12所述的方法，其中使用平状针织工艺或管状针织工艺来执行针织。
18.根据权利要求12所述的方法，其中使用纬编针织工艺或经编针织工艺来执行所述针织。
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